叉車輪胎使用特點及檢驗方法的探討與分析

高向革，李成良，車 剛，陳 健

（泰安市特種設備檢驗研究院，山東泰安 271000）

0 引言

輪胎作為叉車的主要組成部分，對叉車的牽引性能、運行的平穩與安全性、制動性能以及作業效率均有較大的影響。其性能應需滿足強度高、承載能力大、耐磨性好以及良好的地面粘著性，其作用有：（1）承受叉車本體重量，以及作業人員與貨物的重量；（2）利用輪胎與地面的摩擦力，實現車輛運行與轉向；（3）吸收運行過程中的振動和沖擊，保持運行的穩定性。

隨著叉車的大力發展以及在社會各個行業中的廣泛應用，其安全和耐久的性能也成為衡量叉車性能的重要指標，據不完全統計，叉車事故中，有40%的事故與叉車輪胎有直接關系，例如叉車行駛過程中因驅動輪胎面嚴重磨損造成行駛打滑現象引發的失控事故，叉車作業過程中因輪胎破裂而導致的傾翻事故、輪胎爆裂傷人事故等，因此，合理地選擇叉車輪胎、合適的輪胎檢驗方法對保證叉車的安全運行有至關重要的作用。

1 叉車輪胎的種類、特點

目前在用叉車的輪胎種類可分為3種，分別是工業車輛充氣輪胎、充氣輪輞實心輪胎、壓配式實心輪胎，其特點分別介紹如下[1]。

（1）工業車輛充氣輪胎

如圖1（a）所示，工業車輛充氣輪胎目前應用較為廣泛，其內充滿壓縮空氣，彈性較好，且緩沖和韌性性能好，但怕刺扎，不宜在惡劣環境場所使用，但其行駛速度較其他輪胎有明顯優勢。

（2）充氣輪輞實心輪胎

如圖1（b）所示，充氣輪輞實心輪胎又叫半充氣輪胎，其外形上與充氣輪胎相仿，輪胎子口部位是充氣式結構曲線，采用充氣式輪輞裝配的輪胎。其內腔不充氣而充填高彈性材料，因為無被刺破的缺陷，承載性能也隨之增大，但吸振能力較弱，可以用于比較惡劣的道路環境場所。

（3）壓配式實心輪胎

壓配式實心輪胎如圖1（c）所示，也叫非粘結式實心輪胎。根據材料的類型可分為橡膠、聚氨酯兩種類型的輪胎，具有承載能力高、直徑小等優點，特別適用于載荷大而要求車輪小的叉車，且輪胎無刺破的危險，但是由于彈性較差影響到了作業的舒適程度，適用于行駛在路面良好的工作場所，特別是在低速、高負載的使用場所，實心輪胎也可替代充氣輪胎。

圖1 叉車輪胎種類示意圖

2 叉車的輪胎重要參數與性能關系

輪胎參數對叉車運行與作業的穩定性有著至關重要的關系，這種關系可簡化為輪胎參數與輪胎側偏剛度、側偏力的影響關系。影響輪胎主要性能參數有：氣壓、負荷、扁平比、輪胎胎面花紋及材料，輪胎結構等[2]。

2.1 氣壓和負荷

輪胎在一定范圍內側偏剛度隨著氣壓的升高而變大，達到峰值后側偏剛度隨充氣壓力的增大而減小，特別是前后輪壓調整后，會影響到叉車的轉向特性，如圖2所示。對于特定的側偏角，在一定范圍側偏剛度隨著垂直載荷的增大，開始時逐漸增大，但垂直載荷過大時側偏剛度會有所減小[3]，如圖3所示。

圖2 輪胎充氣壓力與側偏剛度、回正剛度關系

圖3 垂直載荷與側偏剛度關系

2.2 扁平比

扁平比，又稱扁平率（Flatness Ratio），指輪胎橫斷面高度占其橫斷面最大寬度的百分比，即：Aspect ratio=H∕W。通俗來講，輪胎越高瘦，扁平率數值越大，輪胎越矮胖，扁平率數值越小[4]。如圖4所示。

圖4 輪胎寬度和高度關系

低偏平輪胎相較于高扁平輪胎的優勢在于提高胎側剛性，有利于運行過程中的操縱穩定性，改善運行作業中磨耗均勻性，滾阻力下，使用壽命交于高扁平長，試驗表明，低扁平輪胎的駐波臨界速度更高，更適合高速行駛。但是劣勢其緩沖性能下降，舒適性不同程度受到影響，再者制作難度增大，成本上升。在相同的垂直載荷下，扁平率越高，則側偏剛度越大，如圖5所示。

圖5 幾種不同高度比子午胎的側偏剛度與載荷的關系曲線

2.3 胎面花紋及材料

胎面花紋是輪胎的非常重要的一個參數，是輪胎與路面的直接接觸部位，其花紋方案對輪胎的制動、轉彎、噪聲和側偏等性能有著直接的影響。對于有花紋的輪胎，胎面花紋對輪胎的側偏剛度和回正剛度影響很大，花紋溝越深，胎面膠的剪切變形越大，則側偏剛度越小[5]，如圖6所示。

圖6 輪胎胎面溝槽深度對側偏剛度的影響

2.4 輪胎結構

輪胎結構直接影響輪胎的接地形態及接地壓力分布，從而影響著整車的驅動性能和制動性能。輪胎的尺寸、型式和結構參數對側偏剛度都有顯著影響[6]。例如大尺寸輪胎、子午線輪胎側偏剛度大，斜交輪胎、纖維子午線輪胎則側偏剛度小。叉車輪胎是車輛與路面接觸的唯一零部件，兩者摩擦產生驅動力和制動力，其異常磨損不僅影響到輪胎的使用壽命，同時也會改變驅動力與制動力，也是導致車輛故障引發事故的重要因素[7]。

2.5 叉車輪胎的選用原則

通過介紹3類輪胎類型的特點種類、特點以及分析輪胎的重要參數與性能關系，可以得出充氣輪胎和實心輪胎都各有優缺點，目前兩類輪胎都廣泛應用現有叉車中，選用叉車輪胎應從叉車的使用場所、叉車輪胎最大承載能力、叉車行駛速度、輪胎性質（驅動輪或是轉向輪）、叉車整機外形尺寸以及整車的制動性能和穩定性等多方面綜合考量，從而選擇合適的叉車輪胎。例如叉車使用場所的道路較為平整，無碎玻璃渣、鐵屑等尖銳物體的存在可以考慮工業車輛充氣輪胎，但是若使用對承載能力有較大要求，且對運行速度要求不高，此種情況應考慮壓配式實心輪胎，其承載能力在正常情況下允許超負荷15%，但超負荷工作會增大輪胎的磨損以及變形量，進而影響輪胎以及叉車本身的使用壽命。

3 叉車輪胎的檢驗問題以及應對方法

3.1 叉車輪胎的相關檢驗依據

目前有關于叉車檢驗多引用GBT 9768-2017《輪胎使用與保養規程》、GB T 16178-2011《場（廠）內機動車輛安全檢驗技術要求》和TSGN0001-2017《場（廠）內專用機動車輛安全技術監察規程》的相關條款，其中GB T 9768-2017《輪胎使用與保養規程》：7.2條款涉及充氣輪胎的輪胎氣壓[8]，如表1所示。

表1 使用氣壓的公差范圍表

而7.4.5條款對實心輪胎提出了要求：壓配式實心輪胎、充氣輪胎輪輞實心輪胎和工業車輛充氣輪胎應根據胎面花紋的磨耗情況進行換位，以保持胎面花紋磨耗均勻。叉車輪胎花紋主要作用是增加輪胎與地面的摩擦力，防止車輪打滑，其次可以增大與地面的接地彈性，能夠產生較大的切向彈性變形克服車輛運行過程中路面與輪胎胎面的驅動力、制動力和橫向力而抑制了輪胎打滑的現象，一方面保證叉車的動力性、制動性、轉向性和行駛安全性的正常發揮。另一方面足夠的彈性可以減少路面微切削作用、硬堅物體對輪胎本體的損害。

3.2 叉車輪胎檢驗過程的一些問題

GBT16178-2011《場（廠）內機動車輛安全檢驗技術要求》5.4.7條款規定：充氣胎冠花紋深度不應小于3.2 mm，其胎面和胎壁不應有長度超過25 mm深度足以暴露出輪胎簾布層的破裂和割傷。此標準僅是對充氣輪胎的使用有了明確要求，而TSGN0001-2017《場（廠）內專用機動車輛安全技術監察規程》僅有2.2.3.1款：輪胎應滿足使用場地的條件。2.2.5.2條款：采用對開式輪輞并且裝有充氣輪胎時，結構上應當保證車輪從車上拆下后，方能松動輪輞螺栓。對輪胎的檢驗標準特別是對實心輪胎的報廢標準都沒有涉及相關內容，未對實心輪胎的使用及報廢標準提出要求。僅僅是條款的基礎上增加“實心輪胎的磨損和報廢應符合該輪胎出廠的規定”，這對檢驗人員的能力以及重視程度提出了要求，必須對輪胎的性能進行嚴格的把關，不僅檢查輪胎的選型是否滿足工況要求，同一軸輪胎規格是否一致，磨損是否在允許值范圍內，以及充氣輪胎氣壓是否符合要求等，這就需要在對每臺叉車檢驗時必須要查看相關制造廠商的規定，若出廠資料丟失，對檢驗人員的檢驗則提出了更高的要求[9]。

叉車的定期檢驗，特別是針對運行一定時間的叉車，需要對充氣輪胎的性能形成有效的控制，一定要檢查同一軸承上使用到的輪胎的規格是否是一樣，磨損程度是否控制在合理區間內，以保證外直徑相同。例如在檢驗工作過程中發現4個充氣胎冠有一個輪胎花紋深度小于3.2 mm，但是其他3個滿足要求，這樣也需要更換輪胎，以保證叉車使用安全性和穩定性。同時應提醒使用單位在平時做好維護保養，嚴格充氣標準。

實心輪胎較之充氣輪胎對其磨損和報廢沒有明確的規定，但是實心輪胎的花紋也相當重要（前文已述）。目前大多品牌其實心輪胎都有磨損標志，需要在檢驗時認真驗證，若到達更換標志則說明此輪胎已經磨損嚴重，達到更換輪胎的標準了[10]。如圖7所示，該輪胎胎面有破裂現象，且破裂明顯邊緣有部分缺失，已經影響到叉車的橫向穩定性和縱向穩定性，這樣的輪胎不僅會導致輪胎報廢，也會對整個車輛底盤造成很大的影響，可能會引起輪轂的變形磨損現象，甚至有可能因為磨損造成的底盤距地最小高度差以及軸向遷移而引起門架和發動機的損傷。因此叉車實心輪胎也會對叉車造成事故隱患和風險[11]。檢驗人員在檢驗過程中應該同時對車架和前后橋進行檢驗，若發現問題且不能夠及時更改，應判定不合格，待使用單位對車架、車橋整改符合要求且更換完輪胎再進行復檢[12]。

圖7 檢驗過程中發現的實心輪胎胎面破損現象

4 結束語

叉車輪胎性能的好壞直接影響到叉車的運行安全，目前，國內尚未對叉車輪胎特別是實心輪胎制定強制的報廢標準，在使用和檢驗過程極易因為不太關注或者使用檢驗不到位而造成事故隱患點，為了確保叉車的安全使用，盡可能地把隱患風險消滅在萌芽狀態，因此合理地選擇叉車輪胎，及時地維護保養，科學地檢驗才能有效地管控風險，確保叉車保持良好的使用狀態。